EMISSIEMODEL VOOR SPOORVERKEER EN SCHEEPVAART IN VLAANDEREN: rapport in opdracht van: De Vlaamse Milieu Maatschappij EMMOSS 30 juli 2007 TRANSPORT & MOBILITY LEUVEN VITAL DECOSTERSTRAAT 67A BUS 0001 3000 LEUVEN BELGIË TEL +32 (16) 31.77.30 FAX +32 (16) 31.77.39 http://www.tmleuven.be auteurs: Kris Vanherle (TML) Bruno Van Zeebroeck (TML) Jan Hulskotte (TNO) 1
Inhoud Inhoud... 2 FIGUREN... 4 TABELLEN...5 1 Inleiding... 7 2 Resultaten...8 2.1 Zeevaart... 8 2.1.1 De Vlaamse zeevaartemissies in 2005... 9 2.1.2 De Vlaamse zeevaartemissies in het verleden en in de toekomst... 13 2.1.3 Geografische spreiding van de emissies... 16 2.2 Binnenvaart... 18 2.2.1 De Vlaamse binnenvaartemissies in 2005... 18 2.2.2 De Vlaamse binnenvaartemissies in het verleden en in de toekomst... 20 2.2.3 Geografische spreiding van de binnenvaartemissies... 21 2.3 Spoorvervoer... 22 2.3.1 De directe Vlaamse spooremissies in 2005... 23 2.3.2 De directe Vlaamse spooremissies in het verleden en in de toekomst... 25 2.3.3 Indirecte emissies... 26 2.3.4 Geografische spreiding van de directe emissies... 27 3 Model... 28 3.1 Zeevaart... 28 3.1.1 Schema... 29 3.1.2 Input... 30 3.1.3 Emissieberekening... 30 3.1.4 Prognose... 35 3.1.5 Emissies van visserij, baggerschepen, sleepboten en zandwinning... 38 3.1.6 Methode voor geografische spreiding... 39 3.1.7 Output... 39 3.1.8 Relevante wetgeving... 40 3.2 Binnenvaart... 41 3.2.1 Schema... 41 3.2.2 Input... 42 3.2.3 Berekeningen... 42 3.2.4 Prognose en historische tijdreeks... 46 2
3.2.5 Methode voor geografische spreiding... 50 3.2.6 Output... 50 3.3 Spoorvervoer... 52 3.3.1 Schema... 53 3.3.2 Input... 54 3.3.3 Emissieberekening... 54 3.3.4 Prognose... 60 3.3.5 Methode geografische spreiding... 62 3.3.6 Output... 63 4 Toetsing... 64 4.1 Spoor... 64 4.2 Zeevaart... 65 4.3 Binnenvaart... 66 5 Aanbevelingen bij het gebruik van het model... 67 Verklarende woordenlijst... 69 REFERENTIES... 71 ANNEX... 74 ANNEX A: Emissiefactoren zeevaart... 74 ANNEX B: Propellor law... 88 ANNEX C: Emissiefactoren elektriciteitsproductie... 89 ANNEX D: Leeftijdsprofielen binnenvaartmotoren en overige scheepskenmerken... 91 ANNEX E: Overzicht vaarwegkenmerken... 94 ANNEX F: Schatting energiegebruik binnenvaartschepen... 97 ANNEX G: Overzicht emissies.... 98 3
FIGUREN Figuur 1: Vlaamse zeevaartemissies per scheepstype in aantal ton (2005)... 9 Figuur 2: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per scheepstype in percent (2005)... 10 Figuur 3: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per locatie in percent (2005)... 10 Figuur 4: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per activiteit in percent (2005)... 12 Figuur 5: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per motor in percent (2005)... 13 Figuur 6: evolutie van Vlaamse zeevaartemissies, 2005 = 100%... 14 Figuur 7: evolutie van Vlaamse zeevaartemissies in de havens, 2005 = 100%... 15 Figuur 8: zeevaartroutes op BCP... 16 Figuur 9: het natte gedeelte van de Vlaamse zeehavens waarover de emissies gelijkmatig worden gespreid. Linksboven: Antwerpen; Rechtsboeven: Gent; Linksonder: Zeebrugge; Rechtsonder: Oostende... 17 Figuur 10: emissies van binnenvaartschepen in Vlaanderen(2005)... 18 Figuur 11: Vlaamse binnenvaartemissies, aandelen per scheepstype(2005)... 19 Figuur 12: Vlaamse binnenvaartemissies, aandelen per vaarwegbeheerder (2005)... 19 Figuur 13: evolutie van de Vlaamse binnenvaartemissies (2005=1)... 20 Figuur 14: Vlaamse vaarwegen per vaarwegbeheerder met kilometerraster... 21 Figuur 15: directe emissies van spoorverkeer in Vlaanderen (2005)... 23 Figuur 16: directe emissies van spoorverkeer in Vlaanderen, aandeel per bron (2005)... 24 Figuur 17: evolutie van de directe Vlaamse spooremissies (2005=1)... 25 Figuur 18: evolutie van de Vlaamse spooremissies (2005=1)... 26 Figuur 19: aantal goederentreinen, geografisch (2005)... 27 Figuur 20: voorbeelden van het verschil in ligtijden tussen de verschillende grootteklasses... 32 Figuur 21: evolutie trafiek per schip, absoluut (links) en relatief (rechts)... 36 Figuur 22: evolutie van de verdeling over de verschillende leeftijdsklassen... 37 Figuur 23: historie en prognose van trafiek van binnenvaartschepen in Vlaanderen... 47 Figuur 24: aandeel van de motorbouwjaarklassen van binnenvaartschepen per jaar (invoer L)... 49 Figuur 25: aandeel van de motorbouwjaarklassen van binnenvaartschepen per jaar (invoer M)... 49 Figuur 26: aandeel van de motorbouwjaarklassen van binnenvaartschepen per jaar (invoer S)... 50 Figuur 27: vergelijking van de emissies in 2005 volgens verschillende 4
berekeningsmethode... 64 Figuur 28: vergelijk zeevaartemissies, volgens verschillende berekeningsmethode... 65 Figuur 29: vergelijking van de emissies van binnenvaart in 2005, volgens verschillende berekeningsmethodes... 66 TABELLEN Tabel 1: emissies in de Vlaamse zeehavens in ton (2005)... 16 Tabel 2: ligtijden (links) en manoeuvreertijden (rechts) gemiddeld per scheepstype per haven... 31 Tabel 3: vermogen hoofdmotor (links) en hulpmotor (rechts) per scheepstype en lengteklasse in kw... 32 Tabel 4: percentage van het geïnstalleerde hoofdmotorvermogen bij varen aan gereduceerde snelheid voor de verschillende scheepstypen en grootteklassen.... 33 Tabel 5: aantal callings per scheepstype per haven (2005)... 34 Tabel 6: jaarlijkse groeivoet trafiek per haven en goederentype... 35 Tabel 7: emissiefactoren afhankelijk van bouwjaarklasse van scheepsmotoren (g/kwh)... 44 Tabel 8: specifiek brandstofgebruik afhankelijk van bouwjaarklasse van scheepsmotoren (g/kwh)... 44 Tabel 9: emissiefactoren gekoppeld aan het brandstofgebruik (g/kg brandstof).... 45 Tabel 10: de evolutie van het zwavelpercentage van de brandstof in de tijd is bepalend voor de emissies van zwaveldioxide... 45 Tabel 11: emissiefactoren gekoppeld aan de VOS-emissie (g/kg VOS).... 46 Tabel 12: generiek scenario van voorlopig gehanteerde generieke groeipercentages(%/jaar).... 47 Tabel 13: omzetting verhoudingen treinkilometer naar tonkilometer via gewicht per zitplaats voor het jaar 2000... 55 Tabel 14: bezettingsgraad per dienst (NMBS 2002)... 55 Tabel 15: verhouding MW/loco bij diesel personenvervoer 1990-2005... 56 Tabel 16: vergelijking verschillende bronnen voor specifiek energieverbruik personen in kj / tkm... 57 Tabel 17: vergelijking verschillende bronnen voor specifiek energieverbruik goederen in 5
kj / tkm... 58 Tabel 18: emissiefactoren voor de verschillende treintypen in g/kwh... 58 Tabel 19: S-gehalte rail-diesel in ppm... 59 Tabel 20: groeivoeten bruto tonkilometer per type dienst... 61 Tabel 21: aandeel Vlaamse rangeeremissies per rangeerterrein... 62 6
1 Inleiding Dit rapport beschrijft de resultaten en berekeningsmethode van het emissiemodel Vlaanderen betreffende de emissies van scheepvaart en spoorverkeer in Vlaanderen. De emissies werden berekend voor de tijdreeks 1990 tot 2030 met als referentiejaar 2005. De emissieberekening en prognose werd opgesplitst in drie aparte stukken, in functie van de modus waar er telkens voor een verschillende aanpak gekozen werd. Deze drie onderdelen zijn de emissies van: Zeevaart Binnenvaart Spoor Met zeevaartemissies bedoelen we hier de emissies die geproduceerd worden door zeevarende schepen, hetzij op zee of in een haven. De binnenvaartemissies zijn uiteraard afkomstig van de binnenvaartschepen en in beperkte mate van pleziervaart. De emissieberekening van binnenvaart verschilt wezenlijk van de methode die bij zeevaart wordt toegepast, zoals in het rapport duidelijk zal worden. Om deze reden werden de emissies van scheepvaart opgedeeld in binnenvaart en zeevaart. Voor spooremissies worden de emissies afkomstig van de NMBS en enkele andere operatoren bepaald. Ook de emissies van rangeeractiviteit horen hierbij. In dit rapport worden eerst de resultaten van de emissieberekening en prognose per transportmodus voorgesteld en uitgelegd. Daarna wordt in detail ingegaan op de berekeningsmethode en worden de veronderstellingen, waar nodig, gestaafd. 7
2 Resultaten De resultaten zijn onderverdeeld per modus: zeevaart, binnenvaart en spoor. Er wordt telkens eerst in detail ingegaan op de emissies in het referentiejaar 2005, waarbij opvallende elementen uitgelegd worden. Hier zal duidelijk worden tot op welke detailgraad de emissies berekend werden. Daarna worden de historische en toekomstige emissies voorgesteld en worden opvallende trends aangehaald. 2.1 Zeevaart Voor we de resultaten bespreken, definiëren we eerst wat deze studie beschouwt als Vlaamse zeevaartemissies. Enerzijds verwijst dit naar de emissies die geproduceerd worden binnen Vlaanderen, namelijk in Vlaamse havens, op Vlaamse rivieren (enkel de Schelde bij de haven van Antwerpen) en op de Vlaamse territoriale wateren, dit is de twaalfmijlszone. De emissies buiten deze zone maar binnen het BCP werden ook berekend, met de bemerking dat de activiteit op de internationale Noord-Zuid zeevaartroute via Het Kanaal, die net binnen het BCP valt, niet werd meegenomen omwille van databeperkingen. Anderzijds definiëren we Vlaamse zeevaartemissies als alle emissies afkomstig van zeevarende schepen, in de haven of op zee. Dit is voornamelijk koopvaardij, maar ook militaire schepen, visserij, sleepboten, baggeractiviteit en zandwinning. Wat betreft laden en lossen worden emissies afkomstig van de schepen zelf, liggend aan de kade, meegerekend. Emissies afkomstig van andere bronnen dan de schepen (kranen, stationaire pompen, e.d.), die eigen zijn aan laad- en losactiviteiten, vallen niet onder de categorie zeevaartemissies. Enkel directe emissies worden beschouwd. Hoewel emissies van visserij deel uitmaken van de zeevaartemissies, werden ze in dit rapport niet meegerekend. De emissies van visserij werden in de ECOSONOS-studie in detail berekend, maar gezien er op het tijdstip van het schrijven van dit rapport van de ECOSONOS-studie nog geen openbaar rapport was, konden deze resultaten niet gebruikt worden voor deze studie. De Vlaamse emissies van visserij (Vlaams, zoals hierboven gedefinieerd) stellen hoe dan ook slechts een beperkt aandeel voor ten opzichte van de totale Vlaamse zeevaartemissies (maximaal enkele procenten). De afwezigheid van deze categorie zal de totale rekening dan ook slechts weinig beïnvloeden. Verder merken we op dat militaire schepen zijn inbegrepen in de categorie other. 8
2.1.1 De Vlaamse zeevaartemissies in 2005 De totale zeevaartemissies (in haven en op zee) bedroegen in 2005 ongeveer 23 kton NOx en bijna 1100 kton CO2. De emissies zijn in tabelvorm terug te vinden in annex G. In figuur 1 en 2 zijn de emissies weergegeven in detail per scheepstype. Er zijn 2 scheepstypen die samen ongeveer de helft van de emissies vertegenwoordigen namelijk roro-schepen en containerschepen. Dit is niet verwonderlijk gezien het belang van deze goederentypen in de trafiek van de Vlaamse havens (containertrafiek voor Antwerpen en Zeebrugge en roro-goederen voor Oostende en Zeebrugge). De emissies van andere scheepstypen zijn ongeveer evenredig verdeeld en schommelen rond de 5% elk. 25000 (ton) 1200000 (ton) 20000 15000 1000000 10000 5000 800000 0 CO VOS Nox TSP SO2 50 (ton) 600000 40 30 400000 20 10 0 CH4 NH3 N2O C6H6 naftaleen bagger bulk container gas tanker general cargo 200000 other other tanker passenger reefer roro sleep tanker VehCa zandwinning visserij 0 CO2 Figuur 1: Vlaamse zeevaartemissies per scheepstype in aantal ton (2005) 9
35% 30% 25% 20% 15% 10% CO CO2 VOS Nox TSP SO2 5% 0% bagger bulk container gas tanker general cargo other other tanker passenger reefer roro sleep tanker VehCa zandwinning visserij Figuur 2: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per scheepstype in percent (2005) De kleine verschillen tussen de polluenten onderling hebben vooral te maken met de leeftijd en de gemiddelde scheepsgrootte van de vloot. Voor roro-schepen is het aandeel van CO-emissies hoger dan bijvoorbeeld het aandeel brandstofverbruik. Bij containerschepen is dit net andersom. De reden hiervoor is dat de roro-vloot relatief oud is en de container-vloot relatief jong. Containerschepen hebben een onevenredig groot aandeel SO2 en PM emissies, dit komt omdat de containerschepen gemiddeld groter zijn en dus vaker uitgerust zijn voor aandrijving met, tot op heden, zwavelrijke zware stookolie. 60% 50% 40% 30% 20% CO CO2 VOS Nox TSP SO2 10% 0% Antwerpen Gent Oostende ZeeBrugge zee Figuur 3: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per locatie in percent (2005) 10
In Figuur 3 zijn de emissies opgedeeld naar de plaats van voorkomen. Hieruit blijkt dat 40-50% van de emissies op de verschillende vaarroutes in territoriale wateren worden uitgestoten, de rest zijn in-haven-emissies. Dit kan tegenstrijdig lijken, maar gezien de beperkte oppervlakte van de Belgische territoriale wateren en de aanwezigheid van enkele belangrijke havens, is dit geen verrassing. Deze situatie is niet representatief voor Europese maritieme emissies, waar het grootste aandeel van de emissies uiteraard afkomstig is van op kruissnelheid varende schepen. Van de vier zeehavens heeft Antwerpen het grootste aandeel. Dit heeft verschillende oorzaken. De belangrijkste factor is uiteraard het transportvolume, Antwerpen is de belangrijkste zeehaven van Vlaanderen. Het grote aandeel van emissies voor Antwerpen moet toch enigszins genuanceerd worden, gezien de keuzes die gemaakt werden bij de modelberekening. De aflijning van de verschillende havenlocaties is niet voor elke haven even evident. De locatie Antwerpen wordt beschouwd als alle dokken achter sluis (Zandvliet/Berendrecht, Kallo en Van Cauwelaert/Boudewijn) maar ook het Vlaamse gedeelte van de Schelde, waarlangs schepen komende van of met bestemming haven Antwerpen moeten passeren. De extra tijd (en dus emissies) die hiervoor nodig is, werd toegekend aan de manoeuvreertijd van Antwerpen. Voor Oostende, Gent en Zeebrugge is dit scherper afgelijnd (zie verder). Gezien het belang van de havenemissies, is verder detail van de bron van de emissies noodzakelijk om een goed beeld te krijgen van de problematiek. Bij de emissieberekening wordt rekening gehouden met 4 verschillende activiteiten: varen op zee manoeuvreren liggen aan de kade liggen in de sluis 1 De laatste drie activiteiten zijn emissies die voorkomen in de havens. Als we de totale emissies in functie van deze vier activiteiten opdelen krijgen we volgende figuur: 1 Deze categorie verschilt van manoeuvreren omdat in de sluis de hoofdmotor quasi altijd stilligt, waardoor de emissies zeer beperkt zijn. Indien deze toegekend werden aan manoeuvreren, zou dit een overschatting betekenen. 11
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% sluis varen man lig 30% 20% 10% 0% CO CO2 VOS Nox TSP SO2 Figuur 4: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per activiteit in percent (2005) 2 Figuur 4 hierboven toont aan dat de emissies tijdens liggen aan de kade een belangrijk aandeel hebben in de totale Vlaamse zeevaartemissies. Afhankelijk van de polluent varieert dit tussen 30 en 45%. De Europese verplichting tot gebruik van laagzwavelbrandstof tijdens liggen aan de kade vanaf 2010 zal in de lijn hiervan een grote impact hebben op de totale SO2 uitstoot, en in mindere mate op de TSP emissies. Dit zal later duidelijk worden wanneer de toekomstige emissies besproken worden. Bij de emissieberekening wordt ook onderscheid gemaakt tussen hoofdmotoren en hulpmotoren. De hoofdmotor staat uiteraard hoofdzakelijk in voor aandrijving, de hulpmotor(en) staan in voor algemene voorzieningen zoals voorverwarmen van stookolie, apparatuur, koeling, pompen, e.d. In de haven kan daarom verwacht worden dat de emissies hoofdzakelijk afkomstig zijn van deze hulpmotoren, gezien aandrijving enkel (beperkt) noodzakelijk is bij manoeuvreren en gezien tijdens het liggen aan de kade de emissies, met uitzondering van enkele tankers die de hoofdmotor gebruiken om hun vracht over te pompen, uitsluitend afkomstig zijn van deze hulpmotoren. Als we de totale emissies in functie van hulpmotor/hoofdmotor opdelen krijgen we volgende figuur: 2 Emissies van baggerschepen, sleepboten en zandwinning werden volledig toegekend aan de categorie manoeuvreren 12
100% 80% 60% 40% hoofdmotor hulpmotor 20% 0% CO CO2 VOS Nox TSP SO2 Figuur 5: Vlaamse zeevaartemissies, aandelen per motor in percent (2005) Uit Figuur 5 blijkt dat de emissiebronnen voor de totale Vlaamse zeevaartemissies ongeveer 45-55% verdeeld zijn tussen respectief hulp- en hoofdmotoren, met wat verschillen tussen de polluenten. Zoals eerder aangegeven is deze verhouding niet representatief voor een volledige scheepsreis, maar wordt dit verklaard door de beperkte zeeoppervlakte en het belang van de Vlaamse zeehavens. 2.1.2 De Vlaamse zeevaartemissies in het verleden en in de toekomst We berekenden de emissies in de jaren 1990 en 2030. Op basis hiervan werd een evolutie van de emissies vastgesteld, met het jaar 2005 als referentiepunt. Om de evolutie van de specifieke emissies in functie van de trafiek in te schatten, vergelijken we de evolutie van de emissies met de evolutie van de totale trafiek. 13
200% totale emissies (2005=1) 175% 150% 125% 100% 75% 50% 25% 0% 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 CO CO2 FC VOS Nox TSP SO2 trafiek Figuur 6: evolutie van Vlaamse zeevaartemissies, 2005 = 100% Zeevaartemissies in het verleden Afhankelijk van de polluent, is er een lichte toename in de zeevaart emissies, behalve voor VOS en CO. De toename van emissies is niet evenredig met de trafiekgroei, wat resulteert in een verbetering van de gemiddelde emissieprestatie van zeevaart. Met name bij VOS en CO is er zelfs een lichte daling vast te stellen. Dit is volledig te wijten aan de continue vlootvernieuwing waarbij brandstofefficiëntie een doorslaggevende rol speelt. Dit heeft als neveneffect dat de emissies van VOS en CO afnemen. De SO2-emissies zijn lichtjes sterker gestegen dan de trafiek. Beide trends zijn te verklaren door een gestage toename in gemiddelde scheepsgrootte, waardoor efficiëntie verhoogt, maar waardoor ook meer naar zware, tot op heden ook zwavelrijke, brandstof gereikt wordt. Zeevaartemissies in de toekomst Als we kijken naar de emissies in de toekomst, dan blijkt dat de toename van trafiek bij de meeste polluenten een toename van de emissies veroorzaakt, doch met een lichte continue verbetering van de specifieke emissieprestatie. Oorzaak voor deze trends liggen in vlootvernieuwing en de toename van scheepsgrootte. Voor SO2 is er een eerste daling in 2007 door de introductie van de Noordzee als een SECA waardoor alle gebruikte brandstoffen in de zeevaart maximaal 1.5% zwavel mogen bevatten en is er een tweede, 14
grotere daling in 2010 door een Europese richtlijn die een zwavelgehalte van maximaal 0.1% oplegt voor alle brandstoffen gebruikt tijdens liggen aan de kade. Een effect van de MARPOL annex VI voor de reductie van NOx-emissies is niet zichtbaar gezien de NOxemissies gestaag blijven toenemen. Een eventuele daling van de emissies van NOx als gevolg van deze wetgeving wordt volledig teniet gedaan door een toename van de activiteit. Als we specifiek naar de evolutie van havenemissies kijken, zien we een gelijkaardige trend: 200% haven emissies (2005=1) 175% 150% 125% 100% 75% 50% 25% 0% 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 CO CO2 FC VOS Nox TSP SO2 TRAFIEK Figuur 7: evolutie van Vlaamse zeevaartemissies in de havens, 2005 = 100% De evolutie van SO2-emissies zijn hier nadrukkelijker, met eerst een onevenredige sterkere toename van de SO2 emissies t.o.v. de trafiek, veroorzaakt door scheepsgroei. In 2007 en 2010 is er een sterke daling door een begrenzing van het maximaal zwavelgehalte in de brandstof. Hier is ook duidelijk een neveneffect zichtbaar op de TSPemissies, die mee dalen bij de introductie van laagzwavelige brandstof, zij het minder uitgesproken dan bij SO2. Daarna beginnen de SO2- en TSP-emissies terug te stijgen onder impuls van de toenemende activiteit en verdere schaalvergroting, waardoor meer HFO zal gebruikt worden in plaats van MDO. HFO heeft in vergelijking met MDO een grotere TSP emissiefactor. 15
2.1.3 Geografische spreiding van de emissies Voor de geografische verdeling van de emissies op zee krijgen we deze verdeling: Figuur 8: zeevaartroutes op BCP Dit is een weergave van het BCP met de belangrijkste vaarroutes. De stippellijn evenwijdig met de kustlijn is de twaalfmijlszone. De vaarroutes zijn aangegeven in kleur, de dikte geeft een indicatie van het belang van de emissies. De kleur geeft de bestemming of oorsprong per haven aan. (blauw: Zeebrugge; paars: Oostende; rood: Antwerpen en Gent). De groene vaarroute valt buiten de twaalfmijlszone en wordt niet gedekt door het IVS-SRK. De emissies op deze route werden geschat door middel van extrapolatie. De emissies werden ook berekend per haven, de geografische resolutie is beperkt tot een emissiecijfer per haven. Geografisch gezien worden deze emissies dan ook gelijkmatig gespreid over het natte gedeelte van het havengebied. Tabel 1: emissies in de Vlaamse zeehavens in ton (2005) polluent Antwerpen Gent Oostende Zeebrugge CO 1793.24 218.54 275.04 1011.50 CO2 362511.15 46011.56 58904.17 215415.51 VOS 344.94 42.25 58.32 209.59 Nox 7338.11 885.41 1168.39 4145.48 SO2 4507.32 567.04 579.46 2595.50 TSP 460.25 54.65 55.77 240.29 16
Figuur 9: het natte gedeelte van de Vlaamse zeehavens waarover de emissies gelijkmatig worden gespreid. Linksboven: Antwerpen; Rechtsboeven: Gent; Linksonder: Zeebrugge; Rechtsonder: Oostende. 17
2.2 Binnenvaart Onder de Vlaamse binnenvaartemissies worden de emissies van verbrandingsmotoren verstaan die afkomstig zijn van schepen die staan geregistreerd als binnenschip in de officiële Vlaamse en communautaire registers als gevolg van het varen en verblijven op de vaarwegen binnen het Vlaamse territorium. Enkel de directe emissies werden bepaald. 2.2.1 De Vlaamse binnenvaartemissies in 2005 De totale binnenvaartemissies bedroegen in 2005 ongeveer 4500 ton NOx en iets minder dan 250000 ton kooldioxide. In Figuur 10 zijn de emissies weergegeven in detail per scheepstype. De grootste schepen vanaf het Rijn-Herne schip emitteren samen meer dan de helft van de emissies. De overige schepen bestaan uit duwbakken en combinatieschepen. ton 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 CO VOS NOx TSP SO2 Klein motorschip Spits Kempenaar Hagenaar Dortmund-Eemskanaalschip Verl. Dortmund-Eemskanaalschip Rijn-Hernekanaalschip Verl. Rijn-Hernekanaalschip Groot Rijnschip Duw- en Combinatieschepen kiloton 300 250 200 150 7000 6000 kilogram 5000 4000 3000 2000 1000 100 50 0 Methaan NH3 N2O Benzeen PAK Klein motorschip Spits Kempenaar Dortmund-Eemskanaalschip Hagenaar Verl. Dortmund-Eemskanaalschip Rijn-Hernekanaalschip Groot Rijnschip Verl. Rijn-Hernekanaalschip Duw- en Combinatieschepen 0 CO2 Figuur 10: emissies van binnenvaartschepen in Vlaanderen(2005) 18
Uit Figuur 11 blijkt dat er slechts weinig verschil is per stof in het aandeel dat door de diverse scheepstypen wordt geëmitteerd. Dit geringe verschil heeft te maken met het geringe verschil in de gemiddelde leeftijd van de scheepsmotoren. Het grootste aandeel van de emissies is afkomstig van grote rijnschepen, dit gezien hun belang in de totale vervoersprestaties. 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Klein motorschip Spits Kempenaar Hagenaar Dortmund-Eemskanaalschip Verl. Dortmund-Eemskanaalschip Rijn-Hernekanaalschip Verl. Rijn-Hernekanaalschip Groot Rijnschip Duw- en Combinatieschepen CO VOS NOx TSP SO2 Figuur 11: Vlaamse binnenvaartemissies, aandelen per scheepstype(2005) Er bestaan slechts geringe verschillen tussen de verschillende vaarwegbeheerders ten aanzien van het aandeel van de stoffen in de totale emissies. Dit is geen verrassing aangezien er geen grote verschillen bestaan tussen de verschillende scheepstypen (zie Figuur 12). 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% CO CO2 VOS NOx TSP SO2 5% 0% Antwerpen & Schelde-Rijn De Scheepvaart (excl. Schelde-Rijn) Waterwegen en Zeekanaal Figuur 12: Vlaamse binnenvaartemissies, aandelen per vaarwegbeheerder (2005) 3 3 Schelde-Rijn valt onder De Scheepvaart, maar werd o.w.v. het grote aandeel apart beschouwd. 19
2.2.2 De Vlaamse binnenvaartemissies in het verleden en in de toekomst We berekenden de emissies voor de jaren 1990, 1995, 2000, 2005, 2015, 2020, 2025 en 2030. Voor de jaren 1990, 1995 en 2000 was het jaar 2001 het referentiepunt wat betreft de verkeerssamenstelling. Voor de overige jaren was het jaar 2005 het referentiepunt voor wat betreft de verkeerssamenstelling (zie figuur 13). 1,6 totale emissies (2005=1) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 CO CO2 NOx SO2 TSP VOS Trafiek Figuur 13: evolutie van de Vlaamse binnenvaartemissies (2005=1) Binnenvaartemissies in het verleden We vergelijken de evolutie van de emissies met de evolutie van de totale trafiek. We zien dat de polluenten CO2, NOx en SO2 de ontwikkeling van de trafiek nagenoeg volgen. Bij de polluenten CO, TSP en VOS stijgen de emissies niet evenredig mee met de trafiek door het schoner worden van de motoren. Binnenvaartemissies in de toekomst Bij de berekening van de emissies in de toekomst, werd rekening gehouden met de CCRnormen die emissiestandaarden opleggen aan de scheepsmotoren. Eventuele andere maatregelen die momenteel onderzocht worden, zijn niet meegerekend. 20
In de toekomst zien we voor sommige polluenten een absolute daling. Dit geld het sterkst voor VOS waar een halvering van het zwavelgehalte van de brandstof in 2008 is voorzien. Voor de polluenten NOx, VOS en TSP zijn dalingen tussen de 20 en 40 procent voorzien in 2030. Voor CO een daling van ongeveer 10 procent. De CO2-emissies stijgen over de gehele tijdreeks iets minder dan de ontwikkeling van de trafiek. Als gevolg van de groei in transport blijven de emissies van koolstofdioxide stijgen. De emissiegroei wordt wel enigszins afgeremd door verbetering van het energetisch rendement van de scheepsmotoren. Er is in de berekening nog geen rekening gehouden met de introductie van biodiesel. 2.2.3 Geografische spreiding van de binnenvaartemissies De geografische verdeling van de binnenvaartemissie wordt verkregen door de emissies van de vaarwegen te verdelen over de lengte van de betreffende vaarwegen. Een geografische verdeling met de kilometervakken maken de afleiding mogelijk van een emissiedichtheid per kilometervak. Figuur 14: Vlaamse vaarwegen per vaarwegbeheerder met kilometerraster 21
2.3 Spoorvervoer Analoog aan de zeevaartemissies, definiëren we eerst de Vlaamse spooremissies, zoals ze in deze studie beschouwd werden. Het geografische aspect is hier enigszins eenvoudiger dan bij scheepvaart het geval was, het gaat namelijk over emissies die afkomstig zijn van het spoorverkeer in Vlaanderen. Met spoorverkeer bedoelen we de activiteit op spoorwegen en rangeerterreinen. Emissies van spooractiviteit op bedrijventerreinen vallen niet onder deze berekeningen. De emissies zijn in hoofdzaak afkomstig van de NMBS en recent van enkele andere operatoren zoals DLC. Het is belangrijk hier op te merken dat voor de emissie-inventaris enkel de directe emissies opgenomen worden, gezien er anders dubbeltellingen in de totale inventaris kunnen optreden. De emissies die in deze studie beschouwd worden zijn bijgevolg enkel de directe emissies van diesel spoorverkeer. Emissies van elektrisch spoorverkeer (trein en tram) worden niet opgenomen. In 2005 werden 93% van de treinkilometers reizigerstreinen en 75 % van de treinkilometers goederentreinen van de NMBS elektrisch aangedreven 4. Dit betekent dat slechts een klein deel van de treinen directe uitlaatemissies veroorzaken. De directe emissies van de dieseltreinen zijn dus niet representatief voor de globale spoorsector. Gezien het grote belang van elektrisch spoorvervoer, werd ook een kort stukje toegevoegd over life-cycle emissies. Tenzij expliciet vermeld in de tekst, gaat het dan ook steeds om directe emissies van diesel spoorvervoer. 4 Inschatting Mr. Bontinck B-Holding 22
2.3.1 De directe Vlaamse spooremissies in 2005 De totale directe Vlaamse spooremissies in 2005 bedroegen voor CO2 ongeveer 70 kton en voor NOx ongeveer 1.2 kton. Een overzicht van de directe emissies van een tiental spoorverkeer in Vlaanderen zijn in tabelvorm terug te vinden in annex G. In de figuren beneden zijn de Vlaamse directe emissies weergegeven in functie van 4 typen emissiebronnen: goederentransport NMBS, goederentransport andere operatoren, personenvervoer en rangering. 1400 ton ton 80000 1200 1000 800 70000 600 400 60000 200 50000 0 CO NOx TSP VOS 6 ton 40000 5 30000 4 3 20000 2 1 10000 0 C6H6 CH4 N2O NH3 naftaleen SO2 andere operatoren rangeer goederen passagiers 0 CO2 Figuur 15: directe emissies van spoorverkeer in Vlaanderen (2005) 23
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% andere operatoren goederen NMBS rangering passagiers CO CO2 NOx TSP SO2 VOS Figuur 16: directe emissies van spoorverkeer in Vlaanderen, aandeel per bron (2005) Zoals in de figuren hierboven duidelijk wordt, is een kleine 50% van de directe emissies afkomstig van goederentransport. In principe worden de rangeeremissies ook bij goederentransport gerekend. Opvallend is dat de het toaal van directe rangeeremissies in dat geval één derde van de directe emissies van goederentransport vertegenwoordigt. Dit is te verklaren doordat elektrisch goederentransport ook een deel rangering vereist, wat met diesellocomotieven gebeurt. Er zijn relatief grote verschillen tussen de directe emissies van de verschillende polluenten. Het aandeel van de directe emissies van CO van passagiertransport is bijvoorbeeld veel lager dan het aandeel CO2. Dit komt omdat er grote verschillen zijn in de vloot voor de verschillende diensten. De directe emissies van passagierdieseltreinen zijn in 2005 bijna uitsluitend afkomstig van het nieuwe type MW41, die een veel betere emissiefactor heeft in vergelijking met de goederen- en rangeerlocomotieven op dat moment. 24
2.3.2 De directe Vlaamse spooremissies in het verleden en in de toekomst We bekijken hoe de directe emissies zijn geëvolueerd vanaf 1990 tot nu en hoe de emissies zullen evolueren tot 2030. 500% totale (directe) emissies (2005=1) 450% 400% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 CO2 CO NOx PM SO2 VOC totaal bruto tonkm diesel bruto tonkm Figuur 17: evolutie van de directe Vlaamse spooremissies (2005=1) De spectaculaire daling van alle directe emissies tussen 1990 en 2005 valt meteen op. De hoofdreden hiervoor is een afname van de dieseltractie door een verdere elektrificatie van het spoorwegennet. In 1990 werd 61.5% van het goederenverkeer gerealiseerd met elektrische locomotieven, in 2005 is dit 79.1%. Verder is er ook een lichte toename van elektrificatie van personenvervoer: van 90.2% in 1990 tot 96.5% in 2005 5. De NMBS verwacht echter dat aan deze trend een eind is gekomen. In de modelberekeningen is geen verdere toename van verhouding elektrische tractie tot de dieseltractie aangenomen. Behalve elektrificatie speelt ook vlootvernieuwing een grote rol. In de periode 2000-2010 gebeurt er een geleidelijke vervanging van verschillende typen oude locomotieven door één nieuw type, namelijk de HLD77. Het verschil in emissiefactor tussen de oude 5 percentages op basis van bruto tonkilometer 25
locomotieven en dit nieuwe type is aanzienlijk. De vervanging van de oude locomotieven loopt af rond 2017, waarna alle activiteit toegekend wordt aan de HLD77. Voorts is er een opvallende daling te zien van de SO2 uitstoot (ongeveer factor 50 lager in 2005 t.o.v. 1990), dit is vooral te wijten aan de verlaging van het zwavelgehalte van de brandstof, 1500 ppm in 1990 tot 50 ppm in 2005 en vanaf 2008 10 ppm. Verder speelt de afname van dieseltractie natuurlijk ook een rol. Als we kijken naar de toekomstige directe emissies, dan zien we dat de emissies over het algemeen blijven dalen, tot enkel de HLD77 nog actief is rond 2017, waarna de emissies evenredig meestijgen met de toenemende activiteit. 2.3.3 Indirecte emissies Omdat een groot deel van de activiteit per spoor gebeurt met elektrisch aangedreven locomotieven of motorwagens, werd ook de evolutie van de totale directe en indirecte emissies berekend. Dit werd enkel gedaan voor treinen, niet voor tram. Bij het berekenen van de indirecte emissies worden de emissies die vrijkomen bij elektriciteit- en dieselproductie meegerekend. De methode voor deze berekening wordt in detail uitgelegd in het volgende hoofdstuk. 500% totale (directe en indirecte) emissies (2005=1) 450% 400% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 CO2 CO NOx PM SO2 VOC tonkm Figuur 18: evolutie van de Vlaamse spooremissies (2005=1) 26
Hier is voor de meeste polluenten een gelijkaardige trend, zoals bij de directe emissies, zichtbaar hoewel de daling over het algemeen minder uitgesproken is. CO2 emissies gaan stijgen vanaf ongeveer 2020 door de uitstap uit de kernenergie. 2.3.4 Geografische spreiding van de directe emissies Bij het geografisch spreiden van de directe emissies, wordt duidelijk dat de regio rond Antwerpen het grootste deel van de activiteit en bijgevolg ook emissies vertegenwoordigt. Voorts is te zien dat de activiteit op de corridors tussen de Vlaamse zeehavens en grote industriële centra het grootste aandeel op zich neemt. In de figuur beneden zijn het aantal (diesel)goederentreinen per spoorsegment weegegeven. Dit geeft een indicatie voor de directe emissies. Figuur 19: aantal goederentreinen, geografisch (2005) 27
3 Model In dit hoofdstuk wordt voor de drie transportmodi het model in detail uitgewerkt, enerzijds de emissieberekening en anderzijds de prognose en backcastingmethode. Het model kan gebruikt worden om simulaties uit te voeren. We bespreken hier welke parameters een rol spelen in de emissieberekening en hoe die beïnvloed kunnen worden bij simulatieberekeningen. 3.1 Zeevaart Het zeevaartmodel berekent op basis van het aantal scheepsaanmeldingen per haven, het totale energieverbruik per haven en vaarroute. Hier kan het brandstofverbruik en met behulp van een emissiefactor de emissies bepaald worden. De berekeningsmethode wordt eerst schematisch voorgesteld waarna de werkwijze in detail wordt besproken. 28
3.1.1 Schema Trafiek (goed, haven) S ch ee psb ew eginge n (haven) Totaal dwt (h av e n) Scheepsbewegingen (haven, sch eepstype, scheepsgrootte) V erhouding v aar route (haven, scheepstype) 1 2 1 x 2 Aantal (loc atie, scheepstype, scheepsgrootte) Ingesteld vermogen (scheepstype, scheepsgroott e, ME/AE) a a x b %vermogen (sch e ep styp e, scheepsgrootte, M E/AE, activ ite it) b 4 5 Duur (scheepstype, scheepsgrootte, activiteit, locatie) Vermogen (sc he e pstyp e, scheepsgroote, activiteit, ME/AE) 3 3 x 4 x 5 ENERG IEVERBRU IK (loc atie, scheepstype, sc heepsgrootte, activiteit, M E/A E) 8 brandstoftypeverdeling (scheepstype, scheepsgrootte, activiteit, ME/AE, motortype, brandstoftype) Rendem ent (m otortype, leeftijd, ME/AE) 6 mo to rty p ev er de ling (scheepstype, scheepsgrootte, M E/A E, motortype) d le eftijd sve rd e lin g (scheepst ype, scheepsgrootte, leefijtd) c e c x d x e Energe-inh oud (brandstoftype) Emissiefactor (po llu en t, brandstoftyp e, ME/AE, m otortype, leeftijd) 7 10 8 / 7 / 6 x 9 BRANDSTOFVERBRUIK (loc atie, scheepstype, sc heepsgrootte, activiteit, ME/AE, leeftijd, brandstoftype, motortype) 12 9 Verdeling (scheepstype, scheepsgrootte, activiteit, locatie, motortype, leeftijd, M E/AE) correctiefactor (po llu en t, brandstoftype, %vermogen) 11 1 0 x 11 x 12 EM ISSIES (polluent, locatie, sc heepstype, scheepsgrootte, activiteit, M E/AE, leeftijd, brandstoftype, motortype) 29
3.1.2 Input Om de emissies jaarlijks te berekenen, zijn er 2 invoerparameters: 1. trafiekgegevens, de som van de hoeveelheid ladingen en lossingen in ton, per haven en per goed (bron: SERV) 2. aantal scheepsbewegingen per haven (bron: SERV) We beschouwen de activiteit als sleutelinput voor de jaarlijkse emissieberekeningen, de andere factoren voor de berekening worden beschouwd als modelvariabelen, die gekalibreerd werden op basis van diverse bronnen. De modelvariabelen kunnen geactualiseerd worden, wat voor bepaalde parameters nodig zal zijn om in de toekomst een correcte berekening te bekomen. 3.1.3 Emissieberekening De emissieberekening gebeurt via twee tussenberekeningen, waarna de emissies berekend kunnen worden: 1. Energieverbruik (kwh) = duur(h) X ingesteld vermogen(kw) X %vermogen(-) X aantal(-) 2. Brandstofverbruik(kg) = energieverbruik(kwh) / rendement(-) / Energieinhoud(kWh/kg) X verdeling 3. Emissies(kg) = brandstofverbruik(kg) X emissiefactor(kg/kg) X correctiefactor(-) X reductiefactor(-) We overlopen de verschillende modelvariabelen: Duur: De tijd die een specifiek schip nodig heeft voor een specifieke activiteit, afhankelijk van scheepstype, scheepsgrootte, activiteit en locatie. Voor de ligtijden, manoeuvreertijden en sluistijden werden gegevens uit de havenbeheersystemen gebruikt. Voor het bepalen welke duur een bepaalde vaarroute in beslag neemt, werd data van IVS-SRK gebruikt. Een overzicht van enkele waarden voor deze variabele is gegeven in Tabel 2. 30
Tabel 2: ligtijden (links) en manoeuvreertijden (rechts) gemiddeld per scheepstype per haven. scheepstype Antwerpen Gent Oostende Zeebrugge bulk 90.4 4.1 65.8 2.6 28.7 4.1 41.0 0.9 container 24.4 2.9 15.1 2.6 5.7 0.8 16.8 1.4 gas tanker 27.6 3.0 25.2 1.9 25.4 1.1 general cargo 51.9 3.6 32.6 2.1 22.7 2.3 20.3 1.1 other 51.9 3.6 32.6 2.1 22.7 2.3 20.3 1.1 other tanker 34.2 3.7 18.3 1.9 20.6 3.3 13.5 0.8 passenger 18.1 2.5 17.7 3.0 9.6 0.7 11.0 0.9 reefer 39.8 3.5 100.1 3.3 27.7 1.7 roro 22.9 3.2 19.9 2.4 11.1 0.8 9.4 1.0 tanker 33.2 3.3 24.1 2.1 26.7 0.6 11.1 1.3 VehCa 25.0 2.8 19.9 2.4 11.1 0.8 13.0 1.3 De ligtijden werden gediversifieerd over de verschillende lengteklassen. Hier komt voor de meeste scheepstypen een interessante trend naar boven. Verhoudingsgewijs hebben de kleinere schepen een relatief korte ligtijd, de middelste klassen gemiddeld de hoogste, waarna er weer een lichte daling is voor de allergrootste schepen. Hier werd niet onmiddellijk een verklaring voor gevonden, maar een toename van de ligtijd in functie van de scheepsgrootte lijkt evident doordat de hoeveelheid over te laden vracht ook toeneemt. De daling voor de allergrootste schepen zou te wijten kunnen zijn aan een eventuele efficiëntieverhoging. Deze tijden werden getoetst aan cijfers uit de ECOSONOS studie en werden gevalideerd door de stuurgroep. 31
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 klasse1: < 100m klasse2: 100-150m klasse3: 150-200m klasse4: 200-250m klasse5: >250m ant-bulk ant-cont zbr-cont ant-tnk gnt-bulk zbr-gtnk Figuur 20: voorbeelden van het verschil in ligtijden tussen de verschillende grootteklasses Ingesteld vermogen: De totale hoeveelheid vermogen aan boord van een schip, gegeven per scheepstype, scheepsgrootte en opgedeeld in hoofdmotor en hulpmotor. We vergeleken verschillende nationale en internationale bronnen. Uiteindelijk werd gekozen te werken met een algoritme dat de relatie tussen het vermogen en het DWT/GRT van het schip beschrijft. (Endresen, 1999), hierdoor kan het vermogen bepaald worden in functie van de scheepsgrootte en het scheepstype. Het geïnstalleerd hulpvermogen wordt aangenomen als 20% van het hoofdvermogen. De gemiddelde waarden per scheepstype werden getoetst aan de ECOSONOS studie, de afwijking bleek beperkt te zijn. Het ingesteld vermogen is een gevoelige parameter en er is een relatief groot onzekerheidsinterval door de grote variatie tussen individuele schepen. Tabel 3: vermogen hoofdmotor (links) en hulpmotor (rechts) per scheepstype en lengteklasse in kw scheepstype klasse1: < 100m klasse2: 100-150m klasse3: 150-200m klasse4: 200-250m klasse5: >250m bulk 2,403 481 4,307 861 7,342 1,468 10,243 2,049 15,431 3,086 container 2,686 537 5,802 1,160 13,500 2,700 21,251 4,250 35,195 7,039 gas tanker 3,842 768 6,895 1,379 13,866 2,773 24,476 4,895 43,759 8,752 general cargo 1,497 299 3,340 668 8,047 1,609 12,966 2,593 33,847 7,749 other 995 199 2,934 587 11,370 2,274 19,962 3,992 33,847 7,749 other tanker 2,047 409 3,788 758 7,546 1,509 11,897 2,379 15,084 3,017 passenger 1,518 683 7,954 3,579 14,481 6,516 21,431 9,644 31,353 14,109 reefer 3,898 780 9,063 1,813 13,891 2,778 36,424 7,285 86,627 17,325 roro 3,809 762 6,188 1,238 19,562 3,912 22,267 4,453 28,332 5,666 tanker 1,825 365 3,514 703 7,437 1,487 12,105 2,421 14,994 2,999 VehCa 3,809 762 6,188 1,238 19,562 3,912 22,267 4,453 28,332 5,666 32
%vermogen: Het percentage vermogen dat wordt gevraagd van de hoofd- en hulpmotor bij elke specifieke activiteit. Deze parameter is afhankelijk van scheepstype en scheepsgrootte. Met uitzondering van tankschepen, werd aangenomen dat de hoofdmotor niet wordt gebruikt tijdens stilliggen in de haven. Voor liggen in de sluis werd aangenomen dat de hoofdmotor een minimaal verbruik genereert van 5% van het geïnstalleerde vermogen gezien sommige schepen met verstelbare spoed hun hoofdmotor in de sluis laten draaien. De gehanteerde waardes werden afgeleid uit de ECOSONOS-studie en het Nederlandse EMS protocol (Hulskotte, 2003). Voor de percentages bij varen op zee, werd vastgesteld dat de snelheden op de zeevaartroutes niet de ontwerpsnelheid bleek te zijn, maar een gereduceerde snelheid. Dit geeft volgende percentages ingesteld vermogen voor varen op zee, in functie van scheepstype en scheepsgrootte (de bepaling van deze percentages wordt in detail verklaard in annex B): Tabel 4: percentage van het geïnstalleerde hoofdmotorvermogen bij varen aan gereduceerde snelheid voor de verschillende scheepstypen en grootteklassen. scheepstype < 100m 100-150m 150-200m 200-250m >250m bulk 50% 45% 40% 40% 40% container 40% 35% 30% 30% 30% gas tanker 50% 45% 40% 40% 40% general cargo 45% 40% 35% 35% 35% other 50% 45% 40% 40% 40% other tanker 50% 45% 40% 40% 40% passenger 35% 30% 25% 25% 25% reefer 40% 35% 30% 30% 30% roro 35% 30% 25% 25% 25% tanker 50% 45% 40% 40% 40% VehCa 45% 40% 35% 35% 35% Aantal: Afgeleid uit data van de havens, IVS-SRK en de SERV wordt dit getal vastgesteld per haven, per scheepstype en scheepsgrootte. Om te bepalen welke scheepsroutes gevolgd werden, werd data van IVS-SRK gebruikt. Met die data werd vastgesteld wat de aankomende en vertrekkende vaarroute is per scheepstype en per haven. (De klasse NIET houden baggerschepen en sleepboten in, waarvoor de emissies op basis van brandstofverbruik werden berekend) 33
Tabel 5: aantal callings per scheepstype per haven (2005) klasse Antwerpen G ent O ostende ZeeBrugge bulk 750 544 0 13 container 3,584 62 66 634 gas tanker 1,013 0 0 132 general cargo 5,108 2,120 179 402 other 122 2 113 178 other tanker 2,293 324 3 9 passenger 62 0 309 679 reefer 579 43 0 163 roro 819 317 3,802 3,030 tanker 852 253 89 193 V e hca 525 83 0 1, 355 NIET 199 74 175 685 Rendement: Dit is afhankelijk van het motortype en de leeftijd van het schip. Deze cijfers werden afgeleid uit het EMS protocol (Oonk 2003) Energie-inhoud brandstof: Deze parameter werd gelijkgesteld aan de waarde die in de energiebalans gebruikt wordt, namelijk de onderste verbrandingswaarde. Voor MDO is dit 42.697 MJ/kg; voor HFO 40.604 MJ/kg Verdeling: Deze verdeling heeft tot doel de berekening te verfijnen en heeft betrekking op drie aspecten: o Brandstoftype: Afhankelijk van locatie, scheepstype en scheepsgrootte worden verschillende brandstoffen gebruikt. Er wordt rekening gehouden met 2 typen: heavy fuel (HFO) en marine diesel (MDO). Grotere schepen gebruiken bijna uitsluitend HFO. Deze verdeling werd samengesteld op basis van enkele expert opinions en werd gevalideerd door de stuurgroep. o Motortype: Deze parameter bepaalt welk motortype gebruikt wordt in functie van scheepstype en grootte. Grotere schepen hebben veelal een tweetakt motor. Sommige grote tankers kunnen uitgerust zijn met turbinemotoren. (Endresen, 2003) o Leeftijdsklasse: Uit de verschillende databronnen (havens en IVS-SRK) kon een leeftijdsdistributie opgesteld worden in functie van scheepstype en scheepsgrootte. Emissiefactor: De emissiefactoren voor de belangrijkste polluenten (NOx, VOS, TSP, CO, brandstofverbruik) die gebruikt werden in het Nederlandse EMS protocol (Oonk, 2003) werden overgenomen voor deze berekening. Er wordt een onderscheid gemaakt in brandstoftype (HFO/MDO), motortype (tweetakt, viertakt, turbine) en bouwjaar. De emissiefactoren zijn terug te vinden in annex A. De emissiefactoren voor de andere polluenten (C6H6, NH3, N2O, PAK en CH4) werden overgenomen uit een andere Nederlandse studie (Klein, 2006). Voor de 34
emissies van PM2.5, PM10 en TSP werd vertrokken van de emissiefactor PM10 volgens het EMS protocol. Voor PM2.5 en TSP werden herschalingsfactoren toegepast. TSP: 1; PM10: 0.95; PM2.5: 0.9 (Visschedijk et. Al) Correctiefactor: Dit is een correctiefactor voor de emissiefactor en is afhankelijk van het %vermogen dat van de hoofd- en hulpmotor gevraagd wordt. De emissiefactor verandert wanneer de motor gebruikt wordt bij belastingen die lager zijn dan de ontwerpbelasting. Vanaf 50% en lager is er een duidelijke verslechtering van de emissiefactor. Deze correctiefactor maakt in principe deel uit van de emissiefactoren uit het EMS protocol (Oonk 2003). Reductiefactor: Dit is een reductiefactor voor de emissiefactor om mogelijke toekomstige maatregelen te simuleren en is afhankelijk van de leeftijdsklasse, motortype en brandstoftype. 3.1.4 Prognose Om de emissies in de toekomst te berekenen moet in eerste instantie de activiteit bepaald worden. Voor het model is dit het aantal scheepsbewegingen. Een schatting van het aantal aangemelde schepen per haven is echter niet zomaar voorhanden. Daarom wordt een omweg gemaakt via trafiekprognoses (som ladingen en lossingen), die wel beschikbaar zijn. Voor elke haven werd er een jaarlijks groeicijfer per type goed vastgesteld uit de strategische plannen voor de haven (met toevoegingen van de stuurgroepleden). Interval 1 is de periode 2005-2015 waarvoor data beschikbaar was, interval 2 is de periode 2015-2030, hier werd de waarde van interval 1 gehalveerd, behalve voor de haven van Antwerpen, waar trafiekprognoses tot 2030 beschikbaar waren. Tabel 6: jaarlijkse groeivoet trafiek per haven en goederentype haven interval CONTAINER DRY BULK GEN CARGO LIQ BULK PASS RORO Antwerpen interval1 6.58% 0.00% 0.23% 0.69% 0.00% 4.05% Antwerpen interval2 2.50% 0.00% 1.00% 0.92% 0.00% 1.93% Gent interval1 6.79% 2.24% 6.79% 2.09% 0.00% 6.79% Gent interval2 3.39% 1.12% 3.39% 1.04% 0.00% 3.39% Oostende interval1 11.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.00% 3.50% Oostende interval2 6.00% 0.00% 0.00% 0.00% 1.00% 2.00% ZeeBrugge interval1 8.50% 2.75% 3.65% 4.50% 0.00% 4.95% ZeeBrugge interval2 4.25% 1.38% 1.83% 2.25% 0.00% 2.48% 35
Een trend die belangrijk is voor zeevaartemissies is de gestage toename van scheepsgrootte. Uit historische cijfers werd een evolutie van de hoeveelheid trafiek per schip per haven uitgezet. De trend is zichtbaar stijgend voor de alle havens, maar de snelheid van toename hangt af van haven tot haven. Hoewel de havens van Gent en Antwerpen al relatief grote schepen ontvangen, is er toch ook hier nog een trend van verdere scheepsvergroting. 12,000 trafiek/schip (absoluut: ton vracht per schip) 300% trafiek/schip (relatief: 1980 = 100%) 10,000 250% 8,000 200% 6,000 150% 4,000 100% 2,000 50% 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Antwerpen Gent Zeebrugge Oostende Totaal Linear (Totaal) 0% 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Antwerpen Gent Zeebrugge Oostende Totaal Linear (Totaal) Figuur 21: evolutie trafiek per schip, absoluut (links) en relatief (rechts) Deze toename van scheepsgrootte wordt in eerste instantie geëxtrapoleerd voor de toekomstige jaren, waarna correctiefactoren per haven en scheepstype toelaten deze groeisnelheid te differentiëren en corrigeren over de verschillende typen. Op basis van trafiekprognose en prognose van vracht/schip wordt het aantal scheepsbewegingen per scheepstype en haven vastgesteld. Behalve het aantal schepen, zijn een aantal andere variabelen voor de berekening van emissies ook tijdsafhankelijk: Rendement: Deze parameter is afhankelijk van het bouwjaar van het schip. (10 bouwjaarklassen) Verdeling: Deze verdeling houdt rekening met de leeftijdsverdeling van de vloot. De toekomstige leeftijdsverdeling werd berekend op basis van de huidige leeftijdsverdeling en een uitvalcurve die we bepaalden op basis van een tijdreeks van het Maritime Report van UNCTAD. 36
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 klasse10: >=2020 klasse9: 2010-2019 klasse8: 2005-2009 klasse7: 2000-2004 klasse6: 1995-1999 klasse5: 1990-1994 klasse4: 1985-1989 klasse3: 1980-1984 klasse2: 1975-1979 klasse1: <=1974 0.1 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Figuur 22: evolutie van de verdeling over de verschillende leeftijdsklassen Behalve de leeftijdsverdeling is ook de verdeling van brandstoftype en het zwavelgehalte van de brandstof afhankelijk in de tijd. Vanaf 08/2007 geldt de Noordzee als een SECA-zone, waardoor de gebruikte brandstof maximaal 1.5% zwavel mag bevatten en vanaf 2010 zal alle brandstof, verbruikt aan de kade maximaal 0.1% zwavel mogen bevatten. Dit is enkel te behalen met MDO of LFO waardoor er ook een verandering zal zijn in het gebruik van verschillende brandstoftypen. Emissiefactor: Deze is afhankelijk van het bouwjaar van het schip. De globale emissiefactor zal dus veranderen gezien de leeftijdsverdeling evolueert. Reductiefactor: Voor toekomstige technologieën zal er mogelijk een daling zijn van de emissiefactor. Gezien er op motortechnisch vlak geen toekomstige maatregelen gekend zijn, staan deze reductiefactoren standaard op één. Bepaalde modelvariabelen werden gekalibreerd op basis van gegevens van het jaar 2005 of een historische tijdsreeks. Met name de factor duur kan variëren in de tijd bijvoorbeeld door aanpassingen in de haveninfrastructuur. Deze aanpassingen zijn moeilijk te voorspellen en het effect op de duur van een activiteit zijn nog moeilijker in te schatten. Het is daarom aangewezen om deze parameter periodiek (vijfjaarlijks) te herkalibreren. Het is ook aan te raden om periodiek het aantal scheepsbewegingen per haven ook in 37